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麻省理工科學(xué)家:地球難以進(jìn)入非線性世界,不會(huì)變成煉獄金星!

 徐德文科學(xué)頻道 2020-02-14

目前你最擔(dān)心的全球性大事件是什么?估計(jì)有相當(dāng)一部分人都會(huì)脫口而出:氣候變暖,地球升溫。是的,進(jìn)入21世紀(jì)后,我們聽(tīng)得最多的恐怕就是氣候變暖,體會(huì)得最深的恐怕就是越來(lái)越熱的夏天,越來(lái)越暖的冬天了。隨著人類(lèi)文明的發(fā)展,對(duì)能源的需求不可遏阻的增長(zhǎng),溫室氣體在大氣中的不斷累積,地球氣候真的會(huì)完全崩潰,變成另一個(gè)金星嗎?

麻省理工學(xué)院大氣和行星科學(xué)系(EAPS)的科學(xué)家對(duì)此進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)溫室效應(yīng)會(huì)阻止地球向太空輻射能量,但在太陽(yáng)演化到生命末期之前,并不足以造成地球氣候的崩潰。

地球一直在接受太陽(yáng)的輻射,同時(shí)通過(guò)紅外輻射的方式向太空散發(fā)熱量,二者大抵相等,維持著地球穩(wěn)定的氣候環(huán)境。當(dāng)我們額外燃燒化石能源時(shí),會(huì)造成大氣中溫室氣體濃度升高,從而將向外輻射的紅外能量更多地?cái)r截下來(lái),滯留在地表附近,導(dǎo)致地球氣溫上升。

這樣地球就變成了一個(gè)烤箱,按理說(shuō)內(nèi)部溫度升高也會(huì)向周?chē)膹N房釋放更多熱量,地球也應(yīng)該向太空散發(fā)更多的熱量——此前的研究表明,兩者之間存在簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。研究人員建立了一個(gè)計(jì)算機(jī)模型,在大氣中增加了對(duì)流、濕度、水蒸氣等效果,通過(guò)調(diào)節(jié)它們及地表溫度,來(lái)觀察地球的紅外輻射效果。

結(jié)果表明,隨著地球表面溫度的升高,本來(lái)應(yīng)該向太空中輻射更多熱量,但水蒸氣也會(huì)更多地到達(dá)大氣中,吸收并捕獲某些波長(zhǎng)的輻射,從而產(chǎn)生溫室效應(yīng),阻止了熱量的逸出。就像有一扇窗戶(hù),輻射通過(guò)這扇窗戶(hù)流向太空,當(dāng)屋內(nèi)越來(lái)越熱時(shí),輻射會(huì)越來(lái)越快,但窗戶(hù)同時(shí)會(huì)變得越來(lái)越小,溫室效應(yīng)捕獲了大量熱量并阻止它逃逸。

研究人員同時(shí)發(fā)現(xiàn),如果地表平均溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)27攝氏度時(shí),這種線性關(guān)系就會(huì)失效,地球變暖的速度就會(huì)超過(guò)散熱的速度。目前這個(gè)數(shù)值在14.6度(2014年)左右,意味著情況還不錯(cuò)。但如果地球變得更熱,地球可能就會(huì)進(jìn)入一個(gè)非線性的世界,情況將變得極為復(fù)雜,比如我們的近鄰金星。金星也曾經(jīng)有過(guò)溫暖的時(shí)期,但溫度升高導(dǎo)致水大量蒸發(fā)到大氣中,導(dǎo)致溫室效應(yīng)失控,以至于連輻射的窗口都關(guān)閉了,沒(méi)有熱量能夠逃逸出去,因而變成了現(xiàn)在這種地獄模式。

但這樣的情況可能不會(huì)出現(xiàn)在地球??茖W(xué)家們的計(jì)算表明,地球平均氣溫要達(dá)到67攝氏度,才可能導(dǎo)致完全失控的溫室效應(yīng),目前的氣候變暖還不足以導(dǎo)致這種失控。更有可能的是,當(dāng)太陽(yáng)進(jìn)入其最后的生命周期,膨脹成紅巨星時(shí),地球才會(huì)變成金星那種煉獄般的世界。

看起來(lái)科學(xué)家們給我們吃了一個(gè)定心丸,但這并不等于我們就可以對(duì)環(huán)境為所欲為。地球的平均溫度再上升幾度,南北極的冰蓋就會(huì)完全融化,大片土地將被淹沒(méi),極端天氣更為頻繁,我們將來(lái)到6000萬(wàn)年前的地球,那個(gè)炎熱而古怪的氣候環(huán)境,誰(shuí)知道世界會(huì)變成什么樣呢?

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